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筒體鍛件超標(biāo)缺陷分析與改進(jìn)措施

2021-10-15 15:43:51 山西鍛造廠 7

    42CrMo材料強度高,韌性和淬透性好,淬火變形小,無明顯的回火脆性,在調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力且低溫沖擊韌性良好,一直被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,在生產(chǎn)一批次42CrMo筒體鍛件時,按工藝要求在粗加工工序結(jié)束后對鍛件進(jìn)行超聲檢測,發(fā)現(xiàn)其中某一鍛件在靠近冒口端位置存在超標(biāo)缺陷,導(dǎo)致該鍛件無法正常使用。為找出造成超標(biāo)缺陷的原因并提出相應(yīng)改進(jìn)措施,我們鍛造廠對該筒體鍛件缺陷部位進(jìn)行了解剖分析。

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    42CrMo筒體鍛件制造流程為:EBT電爐冶煉 —精煉—真空碳脫氧—真空澆注—鋼錠壓鉗口、倒棱—鐓粗—沖孔—拔長—擴孔—精整毛坯 —機加工—超聲檢測—熱處理。在機加工工序結(jié)束后進(jìn)行超聲檢測,發(fā)現(xiàn)在鍛件上距冒口端500mm范圍內(nèi),徑向深度(160-250)mm的環(huán)帶內(nèi)存在密集型缺陷,最大參考當(dāng)量直徑4.7mm,而標(biāo)準(zhǔn)要求最大缺陷當(dāng)量不大于直徑2mm。

    在低倍缺陷處取金相試樣進(jìn)行顯微組織分析。試樣經(jīng)磨制、拋光后在金相顯微鏡下進(jìn)行觀 察,發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷為夾雜物缺陷,其尖端部位及周圍存在大量氧化物夾雜。用4%硝酸酒精溶液腐蝕后,在金相顯微鏡下觀察,忒樣的組織為貝氏體,晶粒度為7級,組織正常。在斷口試塊缺陷處取樣進(jìn)行電鏡分析,缺陷部位組織形貌,孔洞缺陷為開裂的裂紋面,其他區(qū)域斷裂形式為解理斷裂: 將裂紋處放大看出開裂面上聚集著大量的顆粒狀夾雜物。為明確開裂面上夾雜物的性質(zhì),利用掃描電鏡對所發(fā)現(xiàn)的裂紋和夾雜物進(jìn)行能譜分析。分別對夾雜物區(qū)域、夾雜物附近、正常斷裂區(qū)和裂紋邊緣進(jìn)行半定量成分分析。

  筒體鍛件冒口部位的超標(biāo)缺陷為大型氧化鋁和氧化鈦夾雜物以及夾雜物造成的裂紋。該筒體鍛件冶煉過程中主要采用鋁脫氧,生成的脫氧產(chǎn)物以氧化鋁類為主。另外,為了達(dá)到 鍛件力學(xué)性能的要求,冶煉出鋼前加人約0.030% 的鈦,在真空澆注倒屮間包的過程中鋼水與大氣接觸,造成鋼水中的鈦氧化,產(chǎn)生氧化鈦類夾雜。 此外,該爐鋼水生產(chǎn)時采用了較大沏號的中間包,而精煉包熔煉鋼水噸位較小,倒包過程中熱損失較大并且鋼水與精煉渣劇烈混沖,渣子未完全上浮即達(dá)到開澆溫度的下限,使精煉渣隨鋼水澆注至鋼錠模中,最終殘留在鋼錠冒口線以下的部位,導(dǎo)致鍛造的筒體出現(xiàn)環(huán)狀密集型超標(biāo)缺陷。

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   冒口區(qū)存在的氧化鋁類和氧化鈦類脆性夾雜物與基體的物性及力學(xué)性能差別較大,在受力變形過程中脆性夾雜物不能隨金屬相應(yīng)變形,變形大的鋼基體就會在變形小的夾雜物周圍產(chǎn)生塑性流動,其連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中,產(chǎn)生微裂紋。在鍛件塑性變形過程中,脆性的氧化鋁類和氧化鈦類夾雜物沿主變形方向被打碎,因此在宏觀形貌上出現(xiàn)了近似平行的夾雜物裂紋痕跡。

改進(jìn)措施

大型夾雜物和夾雜物裂紋是引起該筒體鍛件缺陷超標(biāo)的主要原因,而夾雜物是在鋼錠澆注過程出現(xiàn)的。針對該問題提出改進(jìn)措施:

(1)在真空澆注時,對于噸位較小的鋼包,盡量采用小型號的中間包,避免倒包過程中溫度損失過多,導(dǎo)致澆注溫度偏低,影響鋼水流動和夾雜物上?。?/span>

(2)適當(dāng)提髙鋼水的出鋼溫度,保證鋼水進(jìn)入中間包后距離澆注溫度上限有10T的富余量。 這樣有利于倒包后鋼中夾雜物順利上浮到表面;

(3)在真空澆注到冒口部位后,適當(dāng)降低澆注速度,避免精煉渣澆注到鋼錠模中。